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摘要：小型背压机组发电机（≤30MW）发出的电能采用同期并网接入发电厂厂用电系统中，针对并网断路器的选择，依据GB/T14824-2008，结合工程案例的实际技术条件和数据，对断路器参数计算并提出抑制断路器瞬态恢复电压上升率的措施，确定配电型断路器是否可以替代发电机断路器安装在发电机出口处。
关键词：发电机断路器；配电型断路器；失步短路电流；瞬态恢复电压
小容量发电机组（≤30MW）接入厂用电系统需要同期并网断路器。有关学者已论证了大容量发电机组出口装设发电机断路器（GCB）的必要性[1]，但是对于小容量发电机组并网断路器是装设发电机断路器还是采用配电型断路器没有相关的标准和规定，本文就这一问题进行探讨。
1□发电机断路器与配电型断路器比较
根据GB/T14824-2008《高压交流发电机断路器》标准，发电机断路器是直接联结在发电机主回路中的断路器，可用于保护和控制电站的发电机组。发电机断路器除了适用于开断不过零的电流外，还具有极高的绝缘水平，极强的开断小电感和小电容电流的能力等。
开断性能方面发电机断路器开断非对称短路电流时，其直流分量衰减时间通常大于45ms达到150ms。瞬态恢复电压（TRV）方面，根据GB/T14824-2008规定：对于额定电压为12kV的断路器，由系统源提供短路电流时，TRV上升率的标准值为3.5kV/ ；由发电机源提供短路电流时，TRV上升率的标准值为1.6kV/ [2]。根据GB1984-2014规定，配电型断路器TRV上升率为0.34kV/ [3]。
针对上述的两个问题，结合工程案例的实际数据，对系统参数计算确定配电型断路器是否可以替代发电机断路器，给设计人员选择断路器提供参考。
2□采用配电型真空断路器的可行性
2.1标准依据
发电机断路器的选型主要依据两个标准，DL427-1997《户内型发电机断路器订货技术条件》和GB/T14824—2008《高压交流发电机断路器》，DL427-1997标准已作废，目前没有新标准替代。因此本文的计算依据本标准。
2.2额定短路开断电流
发电机断路器额定短路开断电流是指发电机断路器能够开断的最大短路电流，由交流分量有效值和直流分量百分数特征值来表示[2]。
1）发电机断路器开断交流分量的要求为
R-系统原件的电阻；
-系统角频率。
对于系统源对称短路电流而论，总的直流分量由来自经过高压系统和辅助系统的直流分量组成，它是由主触头分离时间来确定。
3）额定短路关合电流、峰值耐受电流
发电机断路器额定短路关合电流峰值（峰值耐受电流）为额定短路开断电流交流分量有效值的2.74倍[2]，而配电型断路器为2.5倍[3]。
4）额定失步关合、开断电流
在恢复电压回路中，失步对称关合、开断时，额定失步开断电流的交流分量有效值为额定短路开断电流交流分量有效值的50%[2]，配电型断路器为25%[3]，直流分量应不大于20%。额定失步关合电流峰值应为额定失步开断电流交流分量的 倍[2]。配电型断路器额定失步关合电流峰值应为额定失步开断电流峰值[3]。
5）发电机断路器开断短路电流不过零点问题
短路电流的交流分量和直流分量的衰减规律不同，交流分量随着发电机短路次暂态和暂态时间常数 、 确定，取决于发电机本身技术条件，与短路外界因素无关；而直流分量的衰减则由直流分量衰减时间常数 确定，除了取决于发电机本身技术条件外，还与发电机外界附加电阻有关，一般情况下，发电机容量越大， 越大。根据发电机不同尺寸和设计结构，这些时间常数值变化很大，当短路电流的交流分量比直流分量衰减得快时，在某段时间内就产生了延时电流零点。
2.3瞬态恢复电压的问题
当发电机断路器开断短路故障和失步故障时，出现在断路器两端口间的暂态电压称为断路器的瞬态恢复电压（TRV）。
对于各种运行方式，其特性基本决定了预期的TRV波形。对于TRV超过额定值的系统，必须采用降低TRV的方式来限制。通过安装一个与发电机断路器主要开断装置并联的低欧姆电阻，或通过与其端子，通常是在变压器侧上的端子连接电容器实现。
3□案例
可以满足使用。
3.3额定失步关合、开断电流
额定失步开断电流：
按50kA的断路器来核算，
41.67×50%/50kA=41.7%>25%
额定失步关合电流峰值：
41.67×50% =29.44kA>50×25%=12.5 kA
配电型断路器不满足使用
3.4预期瞬态恢复电压及上升率
抑制断路器瞬态恢复电压的主要措施采用金属氧化锌避雷器（MOA））和RC保护阻容吸收装置。MOA只能限制电压幅值，吸收能量，不能减缓电压上升陡度；RC吸收器响应速度快，不仅可以降低瞬态恢复电压的幅值，还可以抑制电压上升陡度，同时还可加快瞬态恢复电压中高频谐波电压的衰减速度。
4□结论
通过上述分析配电型断路器额定失步关合、开断电流，不能满足小容量机组发电机出口断路器要求。通过加装RC吸收装置，可以抑制瞬态恢复电压。配电型断路器的性能毕竟与发电机断路器的性能要求相差较大，因此小容量机组发电机出口应选择发电机断路器，其保护发电机和主变压器的功效是配电型断路器所不可取代的。
参考文献：
[1]张爽.大容量发电机出口断路器选择[J]. 高压电器，2011，47（11）：77-80.
[2]GB/T14824-2008，高压交流发电机断路器[S].中国国家标准化管理委员会.
[3]GB1984-2014，高压交流断路器[S].中国国家标准化管理委员会.
作者简介：
冯仰敏（1976-），女，硕士，高级工程师，主要从事工程项目电力系统设计。
论文作者:冯仰敏1,孟国军2,张钢1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：断路器论文; 发电机论文; 电流论文; 分量论文; 电压论文; 峰值论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第9期论文;